KR100790423B1 - Hydrophilic carbon black aggregate, its preparation process, hydrophilic composite material and bipolarplate for fuel cell comprising it - Google Patents

Hydrophilic carbon black aggregate, its preparation process, hydrophilic composite material and bipolarplate for fuel cell comprising it Download PDF

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Abstract

A hydrophilic composite comprising a hydrophilic carbon black aggregate is provided to realize improved conductivity and hydrophilicity of a bipolar plate for a fuel cell and to allow the bipolar plate to maintain such improved conductivity and hydrophilicity. A hydrophilic composite comprising a hydrophilic carbon aggregate includes a resin binder comprising a thermoplastic resin or thermosetting resin, a conductive filler, and hybrid particles formed of hydrophilic inorganic particles(110) embedded into the surface of carbon black particles(100). The hydrophilic composite comprises 1-45 wt of the resin binder, 50-98 wt% of the conductive filler and 0.5-45 wt% of the hydrophilic carbon black aggregate.

Description

친수성 카본블랙 결집체 및 이의 제조 방법과, 이를 포함하는 친수성 복합재 및 연료 전지용 바이폴라 플레이트{HYDROPHILIC CARBON BLACK AGGREGATE, ITS PREPARATION PROCESS, HYDROPHILIC COMPOSITE MATERIAL AND BIPOLARPLATE FOR FUEL CELL COMPRISING IT} HYDROPHILIC CARBON BLACK AGGREGATE, ITS PREPARATION PROCESS, HYDROPHILIC COMPOSITE MATERIAL AND BIPOLARPLATE FOR FUEL CELL COMPRISING IT}

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체에 포함된 하이브리드 입자의 개략적 모식도이다. 1 is a schematic diagram of hybrid particles included in a hydrophilic carbon black aggregate according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 친수성 카본블랙 결집체 및 이의 제조 방법과, 이를 포함하는 친수성 복합재 및 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 보다 향상된 전기 전도도 및 친수성을 가진 바이폴라 플레이트를 제공하기 위해 사용될 수 있는 친수성 카본블랙 결집체 및 이의 제조 방법과, 이러한 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 친수성 복합재 및 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrophilic carbon black aggregate and a method for producing the same, and a hydrophilic composite and a bipolar plate for a fuel cell including the same. More specifically, the present invention relates to a hydrophilic carbon black aggregate that can be used to provide a bipolar plate with improved electrical conductivity and hydrophilicity, and a method for preparing the same, and to a hydrophilic composite and a fuel cell bipolar plate including the hydrophilic carbon black aggregate. It is about.

연료 전지는 메탄올이나 천연가스 등 탄화수소계 물질 내에 함유된 수소와 공기 중의 산소 사이에 일어나는 전기 화학 반응에 의해 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서 고효율의 청정 에너지 변환 장치이며, 연소 과정 없이 연료 가스와 산화제 가스의 전기 화학 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 가진다. 이러한 연료 전지는 높은 에너지 변환 효율 및 오염 물질을 배출하지 않은 친환경 특성 등으로 인해 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. A fuel cell is a power generation system that converts chemical energy directly into electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol or natural gas and oxygen in the air. Electricity generated by the electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas and heat by-product thereof can be used simultaneously. Such fuel cells are attracting attention as next-generation energy sources due to high energy conversion efficiency and eco-friendly characteristics that do not emit pollutants.

이러한 연료 전지는 수소 이온 분리막이라고도 불리우는 고분자 전해질막의 양 측에 양극 및 음극의 전극이 각각 접합된 막-전극 접합체와, 이러한 막-전극 접합체의 양 측에 각각 적층되는 양극 측 바이폴라 플레이트 및 음극 측 바이폴라 플레이트를 포함할 수 있다. Such a fuel cell includes a membrane-electrode assembly in which electrodes of a positive electrode and a cathode are bonded to both sides of a polymer electrolyte membrane, also called a hydrogen ion separation membrane, and an anode-side bipolar plate and a cathode-side bipolar stacked on both sides of the membrane-electrode assembly, respectively. It may include a plate.

이러한 연료 전지의 기본적 작동 원리는 다음과 같다. The basic operating principle of such a fuel cell is as follows.

먼저, 양극 측 바이폴라 플레이트의 가스 유로 채널을 통해 수소를 포함한 연료 가스가 공급된다. 이러한 연료 가스의 수소는 양극 측에서 전자를 빼앗겨 수소 이온으로 된다. 수소 이온은 고분자 전해질막을 통해 음극 측으로 이동하고, 위 수소로부터 분리된 전자는 외부 회로를 통해 역시 음극 측으로 이동한다. 한편, 음극 측 바이폴라 플레이트의 가스 유로 채널을 통해서는 산소를 포함하는 산화제 가스가 공급되는데, 이러한 산소가 위 전자에 의해 환원되어 산소 이온으로 되고, 산소 이온은 위 고분자 전해질막을 통해 음극 측으로 이동한 수소 이온과 반응하여 물로 변환된다. 이 물은 미반응 산화제 가스와 함께 음극 측 바이폴라 플레이트의 가스 유로 채널 출구를 통해 배출된다. 이러한 전기 화학 반응이 계속적으로 일어나는 과정에서, 외부 회로를 통해 전자가 흐르면서 전기가 발생한다. First, fuel gas containing hydrogen is supplied through the gas flow channel of the anode-side bipolar plate. Hydrogen of such fuel gas takes electrons from the anode side and becomes hydrogen ions. Hydrogen ions move to the cathode side through the polymer electrolyte membrane, and electrons separated from the hydrogen are also moved to the cathode side through an external circuit. On the other hand, the oxidant gas containing oxygen is supplied through the gas flow channel of the cathode bipolar plate, the oxygen is reduced by the above electrons to become oxygen ions, the oxygen ions are transferred to the cathode side through the polymer electrolyte membrane Reaction with ions is converted to water. This water, along with the unreacted oxidant gas, is discharged through the gas flow channel outlet of the cathode side bipolar plate. In the course of this electrochemical reaction, electrons flow through an external circuit to generate electricity.

한편, 이러한 연료 전지에서, 바이폴라 플레이트는 일종의 전기 전도성 플레이트로서 연료 가스와 산화제 가스 및 전기 화학 반응에 의해 생성된 전자나 물 등을 이송하는 역할을 하며, 이와 함께, 전체적인 연료 전지 스택을 지지하는 역할을 한다. 이러한 역할을 위해, 바이폴라 플레이트는 일정 수준 이상의 전기 전도도 및 굴곡 강도를 지녀야 하는 것으로 알려져 있다. On the other hand, in such a fuel cell, the bipolar plate is a kind of electrically conductive plate, and serves to transport electrons, water, etc. generated by the fuel gas, the oxidant gas, and the electrochemical reaction, and also supports the entire fuel cell stack. Do it. For this role, bipolar plates are known to have a certain level of electrical conductivity and flexural strength.

또한, 양극에서 생성된 수소 이온이 고분자 전해질막을 통해 음극 측으로 원활하게 이동하기 위해 수소 이온 자체의 습도가 적정 수준 이상으로 유지될 필요가 있고, 또한, 고분자 전해질막도 적정 수준 이상의 습도가 유지될 필요가 있음이 알려져 있다. 이러한 습도의 유지를 위해 바이폴라 플레이트를 친수화하는 것이 수소 이온 전도도에 유리하게 작용할 수 있다. 그리고, 고분자 전해질막은 열에 약한 단점이 있는데 연료 전지의 작동 온도가 비교적 고온일 경우, 이러한 고온 환경 하에서 고분자 전해질막을 보호하기 위해서도 고분자 전해질막 자체 뿐 아니라 바이폴라 플레이트를 친수화하는 것이 유리하다고 알려져 있다. In addition, in order for the hydrogen ions generated at the anode to move smoothly to the cathode through the polymer electrolyte membrane, the humidity of the hydrogen ion itself needs to be maintained at an appropriate level or higher, and the polymer electrolyte membrane also needs to be maintained at an appropriate level of humidity. It is known that there is. Hydrophilizing the bipolar plate to maintain this humidity can advantageously act on hydrogen ion conductivity. In addition, the polymer electrolyte membrane has a weak disadvantage in heat, and when the operating temperature of the fuel cell is relatively high, it is known that it is advantageous to hydrophilize not only the polymer electrolyte membrane itself but also the bipolar plate to protect the polymer electrolyte membrane under such a high temperature environment.

부가하여, 바이폴라 플레이트의 가스 유로 채널을 통해 전기적으로 극성화된 연료 가스를 이송하는 경우, 이러한 연료 가스와 극성의 물 그리고 바이폴라 플레이트를 이루는 고분자로부터의 잔류 이오노머(Ionomer) 등이 서로 엉기어 유로 흐름 저항이 높아지는 물 뭉침(Water slugs)현상이 발생할 수 있다. 또한, 이러한 물뭉침 현상으로 인해 침전물이 형성되어 궁극적으로 유로 막힘 문제가 발생할 수도 있다. 그런데, 바이폴라 플레이트의 친수화를 통해 가스 유로 채널 표면에 얇은 물-필름을 형성시켜 위 물 뭉침 현상을 억제할 수도 있다. 또, 친수화된 바이폴라 플레이트는 양극 측에서 수소 이온과 함께 이동해온 수분이 음극 면에 물방울 형태로 맺혀 산화제 가스의 흐름을 방해하는 물방울 효과도 억제할 수 있고, 상술한 물-필름 효과를 일으켜 음극 측 바이폴라 플레이트의 가스 유로 채널을 통한 물의 배출도 원활히 할 수 있다. In addition, when the electrically polarized fuel gas is transferred through the gas flow channel of the bipolar plate, such fuel gas and polar water and residual ionomers from the polymer forming the bipolar plate are entangled with each other. Water slugs may occur with increased resistance. In addition, the sedimentation may form due to the water agglomeration may ultimately cause clogging of the flow path. However, the hydrophilization of the bipolar plate may form a thin water-film on the surface of the gas flow channel to suppress the above water agglomeration. In addition, the hydrophilized bipolar plate has a water droplet formed on the cathode side in which water that has migrated with the hydrogen ions on the anode side can also inhibit the water droplet effect that impedes the flow of the oxidant gas. Discharge of water through the gas flow channel of the side bipolar plate can also be performed smoothly.

이러한 여러 가지 기술적 이점 때문에, 바이폴라 플레이트의 친수화를 위한 여러 가지 시도 및 연구가 이루어진 바 있다. 이러한 시도 중에 친수성 무기물을 단순히 바이폴라 플레이트에 첨가한 예가 있다. 그런데, 이러한 경우 무기물이 첨가됨에 따라 전기 전도도가 저하될 수 있다. 또한 카본블랙의 표면을 친수성 유기물인 술폰산 등으로 개질하여 바이폴라 플레이트에 사용한 예도 있다. 그러나, 이러한 바이폴라 플레이트에서는, 산화, 환원 반응이 연속적으로 발생하는 연료 전지 내부에서 상기 친수성 유기물이 화학적으로 안정하게 유지되기 어렵다. 따라서, 시간이 지남에 따라 위 친수성 유기물이 카본블랙에서 분리되거나 화학적으로 변화되어 바이폴라 플레이트의 친수성 또는 전기 전도도가 저하될 수 있다. Because of these various technical advantages, various attempts and studies have been made for the hydrophilization of bipolar plates. One such example is the addition of hydrophilic minerals simply to bipolar plates. However, in this case, as the inorganic material is added, electrical conductivity may decrease. There is also an example in which the surface of carbon black is modified with a sulfonic acid, which is a hydrophilic organic material, and used for a bipolar plate. However, in such a bipolar plate, it is difficult for the hydrophilic organic material to remain chemically stable inside a fuel cell in which oxidation and reduction reactions occur continuously. Thus, over time, the hydrophilic organics may be separated from the carbon black or chemically changed, thereby decreasing the hydrophilicity or electrical conductivity of the bipolar plate.

이에 본 발명은 바이폴라 플레이트의 전기 전도도 및 친수성을 안정적으로 향상시킬 수 있게 하는 친수성 카본블랙 결집체 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention is to provide a hydrophilic carbon black aggregate and a method for producing the same that can stably improve the electrical conductivity and hydrophilicity of the bipolar plate.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 친수성 복합재를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a hydrophilic composite including the hydrophilic carbon black aggregate.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a bipolar plate for a fuel cell comprising the hydrophilic carbon black aggregate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 구현예에 따라, 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 포함하는 친수성 카본블랙 결집체가 제공된다. According to one embodiment of the present invention, a hydrophilic carbon black aggregate is provided that includes hybrid particles in which hydrophilic inorganic particles are embedded on the surface of the carbon black particles.

이러한 친수성 카본블랙 결집체에서, 상기 친수성 무기물은 지르코늄 디옥사이드, 티타늄 디옥사이드, 실리콘 디옥사이드 및 알루미늄 옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. In such hydrophilic carbon black aggregates, the hydrophilic inorganic material may comprise one or a mixture of two or more materials selected from the group consisting of zirconium dioxide, titanium dioxide, silicon dioxide and aluminum oxide.

또한, 상기 친수성 무기물 입자는 상기 카본블랙 입자의 1/500 ~ 1/10의 입경을 가질 수 있다. In addition, the hydrophilic inorganic particles may have a particle size of 1/500 ~ 1/10 of the carbon black particles.

다른 구현예에 따라, 카본블랙 입자의 표면에서 친수성 무기물 입자에 물리적 힘을 가하여 상기 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 제조하는 단계를 포함하는 친수성 카본블랙 결집체의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment, there is provided a method for producing a hydrophilic carbon black aggregate comprising the step of applying a physical force to the hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles to form a hybrid particle embedded with hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles. do.

이러한 친수성 카본블랙 결집체의 제조 방법에서, 상기 카본블랙 입자 및 친수성 무기물 입자를 입자 하이브리드 방법으로 처리해 상기 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 제조할 수 있다.In the method for producing a hydrophilic carbon black aggregate, the carbon black particles and the hydrophilic inorganic particles may be treated by a particle hybrid method to produce hybrid particles in which hydrophilic inorganic particles are embedded on the surface of the carbon black particles.

또 다른 구현예에 따라, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지 바인더와, 전도성 필러와, 상기 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 친수성 복합재가 제공된다. According to another embodiment, a hydrophilic composite comprising a resin binder comprising a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a conductive filler, and a hydrophilic carbon black aggregate according to the above embodiment is provided.

이러한 친수성 복합재는 상기 수지 바인더의 1 ~ 45 중량%와, 상기 전도성 필러의 50 ~ 98 중량%와, 상기 친수성 카본블랙 결집체의 0.5 ~ 45 중량%를 포함할 수 있다. Such a hydrophilic composite may include 1 to 45 wt% of the resin binder, 50 to 98 wt% of the conductive filler, and 0.5 to 45 wt% of the hydrophilic carbon black aggregate.

또한, 이러한 친수성 복합재에서, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지 또는 페놀계 수지를 포함할 수 있다. In addition, in this hydrophilic composite, the thermoplastic resin is one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, nylon, polytetrafluoroethylene, polyurethane, polyester, polyethylene, polypropylene and polyphenylene sulfide It may include a substance or a mixture of two or more, and the thermosetting resin may include an epoxy resin or a phenol resin.

그리고, 상기 전도성 필러는 카본블랙, 카본섬유, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 탄소계 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. The conductive filler may include one carbon-based material or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon black, carbon fiber, carbon nanotubes, and graphite.

다른 구현예에 따라, 상기 또 다른 구현예에 따른 친수성 복합재로 제조되는 연료 전지용 바이폴라 플레이트가 제공된다. According to another embodiment, a bipolar plate for a fuel cell made of a hydrophilic composite according to another embodiment is provided.

또 다른 구현예에 따라, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지 기재와, 상기 수지 기재 내에 분산되어 있는 전도성 필러와, 상기 수지 기재 내에 분산되어 있는 상기 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트가 제공된다. According to another embodiment, a resin substrate comprising a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a conductive filler dispersed in the resin substrate, and a hydrophilic carbon black aggregate according to the embodiment dispersed in the resin substrate A bipolar plate for a fuel cell is provided.

기타 본 발명의 실시 형태들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 포함되어 있다. Other specific details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description and the accompanying drawings.

이하, 첨부 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 구현예를 당업자가 자명하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art will clearly appreciate. However, this is presented as an example of the present invention, whereby the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체에 포함된 하이브리드 입자의 개략적 모식도이다. 1 is a schematic diagram of hybrid particles included in a hydrophilic carbon black aggregate according to an embodiment of the present invention.

이러한 친수성 카본블랙 결집체는 카본블랙 입자(100) 표면에 친수성 무기물 입자(110)가 매립된 하이브리드 입자를 포함한다. The hydrophilic carbon black aggregate includes hybrid particles in which the hydrophilic inorganic particles 110 are embedded on the surface of the carbon black particles 100.

이때, 상기 도 1에서 카본블랙 입자(100) 표면에 친수성 무기물 입자(110)가 매립된 하나의 형태를 예시하였지만, 친수성 무기물 입자(110)가 이러한 형태로만 매립되는 것은 아니며 친수성 무기물 입자의 형태 및 종류에 따라 다양한 형태로 매립되어 하이브리드 입자를 이룰 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 친수성 무기물 입자는 카본블랙 입자 표면에 부분적 또는 전체적으로 코팅된 형태로 매립될 수 있 고, 기타 다양한 형태로 매립될 수 있다. In this case, although one form of the hydrophilic inorganic particles 110 is embedded in the surface of the carbon black particles 100 in FIG. Of course, depending on the type can be embedded in various forms to form a hybrid particle. For example, the hydrophilic inorganic particles may be embedded in a partially or wholly coated form on the surface of the carbon black particles, and may be embedded in various other forms.

한편, 상기 친수성 카본블랙 결집체는 기본적으로 전기 전도성을 띄는 카본블랙 입자(100) 표면에 친수성 무기물 입자(110)가 매립된 하이브리드 입자를 포함함에 따라, 예를 들어, 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 포함되어 이의 전기 전도도를 저하시키지 않고도 친수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 친수성 무기물 입자(110)가 카본블랙 입자(100) 표면에 매립되어 단단히 결합될 수 있고, 산화, 환원 반응에 의한 영향이 비교적 작은 상기 친수성 무기물 입자가 연료 전지 내부에서도 화학적으로 안정하게 유지될 수 있다. 따라서, 이러한 친수성 카본블랙 결집체를 사용하여, 예를 들어, 연료 전지용 바이폴라 플레이트의 전기 전도도 및 친수성을 안정적으로 향상시킬 수 있다. Meanwhile, the hydrophilic carbon black aggregate basically includes hybrid particles in which the hydrophilic inorganic particles 110 are embedded on the surface of the carbon black particles 100, which are electrically conductive, and thus are included in, for example, a bipolar plate for a fuel cell. Hydrophilicity can be improved without lowering electrical conductivity. In addition, the hydrophilic inorganic particles 110 may be embedded in the surface of the carbon black particles 100 and firmly bonded to each other, and the hydrophilic inorganic particles having a relatively small influence due to oxidation and reduction reactions remain chemically stable even inside the fuel cell. Can be. Therefore, by using such a hydrophilic carbon black aggregate, for example, the electrical conductivity and hydrophilicity of a bipolar plate for fuel cells can be stably improved.

상기 친수성 카본블랙 결집체에서, 상기 친수성 무기물은 지르코늄 디옥사이드, 티타늄 디옥사이드, 실리콘 디옥사이드 및 알루미늄 옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 다만, 상기 친수성 카본블랙 결집체에서 사용 가능한 친수성 무기물의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 친수성을 띄고 화학적으로 비교적 높은 안정성을 가진 것으로 알려진 임의의 무기물을 제한없이 사용할 수 있다. In the hydrophilic carbon black aggregate, the hydrophilic inorganic material may include one or a mixture of two or more materials selected from the group consisting of zirconium dioxide, titanium dioxide, silicon dioxide and aluminum oxide. However, the type of hydrophilic inorganic material that can be used in the hydrophilic carbon black aggregate is not limited thereto, and any inorganic material known to be hydrophilic and have a relatively high chemical stability may be used without limitation.

또한, 상기 친수성 무기물 입자(110)는 카본블랙 입자(100) 표면에 매립되어야 하므로, 카본블랙 입자(100)보다 작은 입경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 친수성 무기물 입자(110)는 카본블랙 입자(100)의 1/10 이하의 입경을 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는, 카본블랙 입자(100)의 1/500 ~ 1/10의 입경을 가질 수 있다. 또한, 이러한 친수성 무기물 입자(110)는 수십 나노 미터 이하의 작은 입경을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 카본블랙 입자는, 예를 들어, 10nm ~100μm의 입경을 가질 수 있다. In addition, since the hydrophilic inorganic particles 110 should be embedded in the surface of the carbon black particles 100, the hydrophilic inorganic particles 110 may have a smaller particle diameter than the carbon black particles 100. Preferably, the hydrophilic inorganic particles 110 may have a particle diameter of 1/10 or less of the carbon black particles 100, and more preferably, 1/500 to 1/10 of the carbon black particles 100 It may have a particle diameter. In addition, the hydrophilic inorganic particles 110 preferably have a small particle diameter of several tens of nanometers or less. In addition, the carbon black particles, for example, may have a particle diameter of 10nm ~ 100μm.

상기 친수성 무기물 입자(110)가 이러한 입경 범위를 가짐에 따라, 상기 친수성 무기물 입자(110)의 크기가 되도록 작아져 상기 친수성 카본 블랙 결집체의 친수성 및 전기 전도도 측면에서 유리해 질 수 있고, 또한, 상기 카본블랙 입자(100)의 표면에 매립된 하이브리드 입자를 제조하기 어려울 정도로 상기 친수성 무기물 입자(110)의 크기가 작아지는 것을 억제할 수 있다. As the hydrophilic inorganic particles 110 have such a particle size range, the hydrophilic inorganic particles 110 may be smaller to have a size of the hydrophilic inorganic particles 110, which may be advantageous in terms of hydrophilicity and electrical conductivity of the hydrophilic carbon black aggregate. It can be suppressed that the size of the hydrophilic inorganic particles 110 is reduced to such an extent that it is difficult to produce hybrid particles embedded in the surface of the carbon black particles 100.

한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 카본블랙 입자의 표면에서 친수성 무기물 입자에 물리적 힘을 가하여 상기 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 제조하는 단계를 포함하는 친수성 카본블랙 결집체의 제조 방법이 제공된다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, by applying a physical force to the hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles of the hydrophilic carbon black aggregate comprising the step of preparing a hybrid particle embedded with hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles A manufacturing method is provided.

이러한 친수성 카본블랙 결집체의 제조 방법에서, 상기 카본블랙 입자 및 친수성 무기물 입자를 입자 하이브리드 방법으로 처리해 상기 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 제조할 수 있다. 상기 입자 하이브리드 방법은 카본블랙 입자 표면에 물리적 압착력 또는 전단력을 가해 상기 친수성 무기물 입자를 상기 카본블랙 입자 표면에 매립시키는 방법이다. 이러한 입자 하이브리드 방법에는, 예를 들어, 미국 특허 공보 제 6,892,475 호에 개시된 기류를 이용한 입자 하이브리드 방법 또는 미국 특허 공보 제 4,789,105 호에 개시된 블래이드(Blade)를 이용한 입자 하이브리드 방법 등이 있다. 위 미국 특허 공보들 에는 각각의 입자 하이브리드 방법을 실시하는 구체적 방법 및 장치가 개시되어 있다. 즉, 이렇게 공지된 입자 하이브리드 방법을 사용해 상기 카본블랙 입자의 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 상기 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체가 제조될 수 있다. In the method for producing a hydrophilic carbon black aggregate, the carbon black particles and the hydrophilic inorganic particles may be treated by a particle hybrid method to produce hybrid particles in which hydrophilic inorganic particles are embedded on the surface of the carbon black particles. The particle hybrid method is a method of embedding the hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles by applying a physical compressive force or shear force to the surface of the carbon black particles. Such particle hybrid methods include, for example, particle hybrid methods using airflow disclosed in US Pat. No. 6,892,475 or particle hybrid methods using Blade disclosed in US Pat. No. 4,789,105. The above U.S. Patent Publications disclose specific methods and apparatus for implementing each particle hybrid method. That is, the hydrophilic carbon black aggregate according to the embodiment in which the hydrophilic inorganic particles are embedded on the surface of the carbon black particles may be manufactured using the known hybrid hybrid method.

다만, 이러한 입자 하이브리드 방법에 제한되지 않고, 물리적 힘을 가해 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자를 매립시킬 수 있는 임의의 공지된 방법으로 상기 친수성 카본블랙 결집체를 제조할 수도 있다. However, the hydrophilic carbon black aggregate may be produced by any known method that is not limited to such a particle hybrid method and can embed hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles by applying a physical force.

한편, 상술한 방법으로 제조된 친수성 카본블랙 결집체의 구성은 이미 일 구현예에 관하여 상술한 바 있으므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다. On the other hand, the configuration of the hydrophilic carbon black aggregate produced by the above-described method has already been described above with respect to one embodiment, description thereof will be omitted.

발명의 또 다른 구현예에 따르면, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지 바인더와, 전도성 필러와, 상술한 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 친수성 복합재가 제공된다. According to another embodiment of the invention, there is provided a hydrophilic composite comprising a resin binder comprising a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a conductive filler, and a hydrophilic carbon black aggregate according to one embodiment described above.

이러한 친수성 복합재는 전도성 필러와 함께 상기 친수성 카본블랙 결집체를 포함한다. 따라서, 연료 전지용 바이폴라 플레이트로 제조되어 충분한 전기 전도성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 친수성 복합재가 상기 친수성 카본블랙 결집체를 포함함에 따라 상기 연료 전지용 바이폴라 플레이트로 제조되어 그 전기 전도도의 저하없이 친수성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상술한 친수성 카본블랙 결집체는 산화, 환원 반응이 연속적으로 발생하는 연료 전지 내에서도 화학적으로 안정하게 유지될 수 있으므로, 상기 친수성 복합재를 사용해 전기 전도도 및 친수성이 안정적으로 향상된 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공할 수 있다. Such hydrophilic composites include the hydrophilic carbon black aggregates with conductive fillers. Thus, it can be made of a bipolar plate for fuel cells to exhibit sufficient electrical conductivity. In addition, since the hydrophilic composite includes the hydrophilic carbon black aggregate, the hydrophilic composite may be manufactured as the bipolar plate for the fuel cell, thereby improving hydrophilicity without deteriorating its electrical conductivity. In addition, since the hydrophilic carbon black aggregate described above can be chemically stable even in a fuel cell in which oxidation and reduction reactions occur continuously, it is possible to provide a bipolar plate for a fuel cell with improved electrical conductivity and hydrophilicity stably using the hydrophilic composite. Can be.

이러한 친수성 복합재는 상기 수지 바인더의 1 ~ 45 중량%와, 상기 전도성 필러의 50 ~ 98 중량%와, 상기 친수성 카본블랙 결집체의 0.5 ~ 45 중량%를 포함할 수 있다. 상기 친수성 복합재가 각각의 구성 성분을 이러한 함량 범위로 포함함에 따라 전기 전도도 및 친수성 등의 제반 특성이 바람직한 연료 전지용 바이폴라 플레이트가 제공될 수 있다. Such a hydrophilic composite may include 1 to 45 wt% of the resin binder, 50 to 98 wt% of the conductive filler, and 0.5 to 45 wt% of the hydrophilic carbon black aggregate. As the hydrophilic composite includes each component in this content range, a bipolar plate for a fuel cell may be provided in which various characteristics such as electrical conductivity and hydrophilicity are desirable.

또한, 상기 친수성 복합재에서, 상기 열가소성 수지로는 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 상기 열경화성 수지로는 에폭시계 수지 또는 페놀계 수지를 사용할 수 있다. 다만, 상기 친수성 복합재에서 사용 가능한 열가소성 수지 또는 열경화성 수지의 종류가 이에 제한되지는 않으며, 기타 연료 전지용 바이폴라 플레이트의 수지 기재 등에 사용 가능한 것으로 알려진 임의의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 사용될 수 있다. Further, in the hydrophilic composite, the thermoplastic resin is one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, nylon, polytetrafluoroethylene, polyurethane, polyester, polyethylene, polypropylene and polyphenylene sulfide A substance or a mixture of two or more thereof may be used, and as the thermosetting resin, an epoxy resin or a phenol resin may be used. However, the kind of the thermoplastic resin or the thermosetting resin usable in the hydrophilic composite is not limited thereto, and any thermoplastic resin or the thermosetting resin known to be usable for the resin substrate of the bipolar plate for fuel cells may be used.

그리고, 상기 전도성 필러는 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 요구되는 기본적인 전기 전도도(예를 들어, 75 ~ 100 S/cm의 전기 전도도)를 부여하기 위한 성분으로서, 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 사용 가능한 것으로 알려진 임의의 전도성 필러, 예를 들어, 카본계 전도성 필러나 금속성 필러 등을 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 상기 카본계 전도성 필러로는, 예를 들어, 카본블랙, 카본섬유, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 탄소계 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. In addition, the conductive filler is a component for imparting basic electrical conductivity (for example, electrical conductivity of 75 to 100 S / cm) required for the bipolar plate for fuel cell, and any conductivity known to be usable for the bipolar plate for fuel cell. A filler, for example, a carbon-based conductive filler, a metallic filler, or the like can be used without limitation. In addition, as the carbon-based conductive filler, for example, one carbon-based material or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon black, carbon fiber, carbon nanotubes and graphite may be used.

한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 상기 또 다른 구현예에 따른 친수성 복합재로 제조되는 연료 전지용 바이폴라 플레이트가 제공된다. 이러한 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 형성된 수지 기재를 포함하고, 이러한 수지 기재 내에 전도성 필러와 상기 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체가 분산되어 있는 형태를 띌 수 있다. On the other hand, according to another embodiment of the invention, there is provided a bipolar plate for a fuel cell made of a hydrophilic composite according to another embodiment. The fuel cell bipolar plate may include a resin substrate formed of a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and the conductive filler and the hydrophilic carbon black aggregate according to the embodiment may be dispersed in the resin substrate.

이러한 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 일 구현예에 따른 친수성 카본블랙 결집체가 균일하게 분산됨에 따라, 전기 전도도의 저하없이 바람직한 친수성을 띌 수 있다. 이러한 친수성은 상기 친수성 카본블랙 결집체 주위에 미세한 공극이 형성되기 때문인 것으로 보인다. 또한, 상기 친수성 카본블랙 결집체의 화학적 안정성 때문에 이러한 전기 전도도 및 친수성이 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 상기 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 보다 향상된 전기 전도도 및 친수성을 나타내며, 이러한 전기 전도도 및 친수성이 안정적으로 유지될 수 있다. Such a bipolar plate for a fuel cell is uniformly dispersed in the hydrophilic carbon black aggregate according to one embodiment, it is possible to achieve the desired hydrophilicity without lowering the electrical conductivity. This hydrophilicity seems to be due to the formation of fine pores around the hydrophilic carbon black aggregate. In addition, such electrical conductivity and hydrophilicity can be stably maintained because of the chemical stability of the hydrophilic carbon black aggregate. Accordingly, the fuel cell bipolar plate exhibits improved electrical conductivity and hydrophilicity, and the electrical conductivity and hydrophilicity can be stably maintained.

상기 연료 전지용 바이폴라 플레이트는, 수지계 바이폴라 플레이트의 통상적인 제조 방법에 따라, 상기 친수성 복합재에 열을 가해 수지 바인더를 경화시킴으로서 제조될 수 있다. 또한, 이러한 바이폴라 플레이트의 제조 과정에서는, 예를 들어, 핫 프레스를 사용할 수 있다. The fuel cell bipolar plate can be prepared by applying heat to the hydrophilic composite to cure the resin binder according to a conventional method for producing a resin-based bipolar plate. In addition, in the manufacturing process of such a bipolar plate, a hot press can be used, for example.

한편, 상기 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 포함될 수 있는 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 전도성 필러 등에 대해서는, 이미 또 다른 구현예에 따른 친수성 복합재에 관하여 상술한 바 있으므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다. Meanwhile, the thermoplastic resin, the thermosetting resin, the conductive filler, and the like, which may be included in the bipolar plate for the fuel cell, have already been described above with respect to the hydrophilic composite according to another embodiment, and thus description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. However, this is presented as a preferred example of the present invention and in no sense can be construed as limiting the present invention.

이하의 열가소성 수지, 전도성 필러 및 친수성 카본블랙 결집체를 하기 표 1 및 2에 기재된 함량으로 사용하여, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7에 따른 바이폴라 플레이트를 각각 제조하였다. Bipolar plates according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 were prepared using the following thermoplastic resins, conductive fillers and hydrophilic carbon black aggregates in the amounts shown in Tables 1 and 2, respectively.

(1) 열가소성 수지(1) thermoplastic resin

바이폴라 플레이트의 수지 기재를 형성하기 위해 열가소성 수지의 일종인 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS)를 사용하였다. 이러한 PPS로는 Chevron Phillips Chemical 사제 Ryton PR-11을 사용하였으며, 315.5℃의 온도 및 질소 분위기에서 측정한 영점도(Zero viscosity)는 300[P]이었다. In order to form a resin substrate of a bipolar plate, polyphenylene sulfide (PPS), which is a kind of thermoplastic resin, was used. As the PPS, Ryton PR-11 manufactured by Chevron Phillips Chemical was used, and a zero viscosity measured at a temperature of 315.5 ° C. and a nitrogen atmosphere was 300 [P].

(2) 전도성 필러(2) conductive filler

바이폴라 플레이트의 탄소계 전도성 필러로서 평균 입경이 100μm인 인공 그라파이트를 사용하였다. Artificial graphite having an average particle diameter of 100 µm was used as the carbon-based conductive filler of the bipolar plate.

(3) 친수성 카본 블랙 결집체(3) hydrophilic carbon black aggregates

키본블랙 입자 [ASTM D3037-89 측정법에 의해 표면적이 65m2/g이고, 초음파 방사기에서 초음파를 5분 가한 후의 평균 입경이 5.1μm인 것]의 표면에 나노 사이즈의 티타늄 디옥사이드 입자[J. Phys. Chem. 98 (1994) 1366에 기재된 방법에 따라 티타늄 테트라이소프로폭사이드의 조절된 가수 분해를 통해 얻어진 것, 평균 입경 : 27nm]가 매립된 하이브리드 입자를 포함하는 친수성 카본블랙 결집체를 사용하였다. Nano-size titanium dioxide particles [J. Chem. ≪ RTI ID = 0.0 > 1] < / RTI > having a surface area of 65 m < 2 > Phys. Chem. 98 (1994) A hydrophilic carbon black aggregate comprising hybrid particles obtained by controlled hydrolysis of titanium tetraisopropoxide, average particle diameter: 27 nm] according to the method described in 1366 was used.

이러한 하이브리드 입자의 제조에는 미국 특허 공보 제 6,892,475 호에 개시된 입자 하이브리드 방법이 이용되었다. For the preparation of such hybrid particles, the particle hybrid method disclosed in US Pat. No. 6,892,475 was used.

상기 (1) ~ (3)의 각 구성 성분을 하기 표 1 및 2에 기재된 함량으로 혼합하여 친수성 복합재를 제조하였다(다만, 비교예 2 내지 4에서는 표면에 친수성 무기물 입자가 매립되지 않은 일반적인 카본블랙이 사용되었고, 비교예 5 내지 7에서는 티타늄 디옥사이드가 단독으로 사용되었다.). 이러한 친수성 복합재의 제조에는 하케(HAAKE) 믹서가 사용되었다. 이어서, 핫프레스를 사용하여 이들 각각의 친수성 복합재로부터 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7의 바이폴라 플레이트를 제조하였다. Each of the components of (1) to (3) was mixed in the amounts shown in Tables 1 and 2 to prepare a hydrophilic composite (However, in Comparative Examples 2 to 4, general carbon black in which hydrophilic inorganic particles were not embedded in the surface) Was used, and titanium dioxide was used alone in Comparative Examples 5-7.). A HAAKE mixer was used to make this hydrophilic composite. The bipolar plates of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-7 were then prepared from their respective hydrophilic composites using a hot press.

이들 바이폴라 플레이트의 전기 전도도는 4-핀 프루브(4-pins probe) 방법으로 측정하였고, 친수성은 함수율(Water uptake, W)을 측정해 평가하였다. 함수율 은, 각각의 바이폴라 플레이트 샘플을 80℃ 오븐에서 12 시간 동안 건조하여 측정한 무게(W1)와, 25℃ 물 속에 바이폴라 플레이트 샘플을 8 시간 담근 후의 무게 (W2)의 중량 차이를 초기 중량(W1)으로 나눈 중량%로 측정하였다 [W(%) = 100(W2-W1)/W1]. 이렇게 측정된 각각의 바이폴라 플레이트의 전기 전도도 및 함수율을 하기 표 1 및 2에 표시하였다. The electrical conductivity of these bipolar plates was measured by the 4-pin probe method, and the hydrophilicity was evaluated by measuring the water uptake (W). The moisture content is the initial weight of the weight difference between the weight (W 1 ) measured by drying each bipolar plate sample in an 80 ° C. oven for 12 hours and the weight (W 2 ) after soaking the bipolar plate sample in 25 ° C. water for 8 hours. It was measured by weight% divided by (W 1 ) [W (%) = 100 (W 2 -W 1 ) / W 1 ]. The electrical conductivity and water content of each of the bipolar plates thus measured are shown in Tables 1 and 2 below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112006094724051-pat00001
Figure 112006094724051-pat00001

1) 친수성 카본블랙 결집체 A - 카본블랙 입자 : 티타늄 디옥사이드 입자 = 1 : 1 중량비1) Hydrophilic Carbon Black Aggregate A-Carbon Black Particles: Titanium Dioxide Particles = 1: 1 Weight Ratio

2) 친수성 카본블랙 결집체 B - 카본블랙 입자 : 티타늄 디옥사이드 입자 = 1 : 2 중량비2) Hydrophilic Carbon Black Aggregate B-Carbon Black Particles: Titanium Dioxide Particles = 1: 2 Weight Ratio

[표 2]TABLE 2

Figure 112006094724051-pat00002
Figure 112006094724051-pat00002

상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 6에서는 소정의 친수성 카본블랙 결집체가 포함됨에 따라, 전기 전도도의 저하가 거의 없으면서도 친수성이 향상됨이 확인되었다. 또한, 표 1 및 표 2의 비교예 5 내지 7을 참조하면, 티타늄 디옥사이드와 같은 친수성 무기물 단독으로 포함시킨 경우에 비해서도, 상기 실시예 1 내지 6에서 전기 전도도의 저하가 작으면서, 보다 향상된 친수성을 나타냄이 확인되었다. Referring to Tables 1 and 2, it was confirmed that in Examples 1 to 6, as the predetermined hydrophilic carbon black aggregates were included, hydrophilicity was improved while there was almost no decrease in electrical conductivity. In addition, referring to Comparative Examples 5 to 7 of Tables 1 and 2, even when the hydrophilic inorganic material such as titanium dioxide is included alone, the improved hydrophilicity is improved while the electrical conductivity is lowered in Examples 1 to 6, while the lowering of the electrical conductivity is small. Indication was confirmed.

본 발명에 따르면, 보다 향상된 전기 전도도 및 친수성을 나타내는 연료 전지용 바이폴라 플레이트가 제공될 수 있다. 또한, 이러한 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 이렇게 향상된 전기 전도도 및 친수성을 안정적으로 유지할 수 있다. According to the present invention, a bipolar plate for a fuel cell exhibiting improved electrical conductivity and hydrophilicity can be provided. In addition, such a fuel cell bipolar plate can stably maintain this improved electrical conductivity and hydrophilicity.

따라서, 본 발명에 따르면, 보다 향상된 제반 특성을 가진 연료 전지용 바이폴라 플레이트가 제공되어 우수한 연료 전지의 제공이 가능케 된다. Therefore, according to the present invention, a bipolar plate for fuel cells having more improved overall characteristics is provided, thereby making it possible to provide an excellent fuel cell.

Claims (15)

열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지 바인더와, 전도성 필러와, 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 포함하는 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 친수성 복합재. A hydrophilic composite material comprising a resin binder comprising a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a conductive filler, and a hydrophilic carbon black aggregate comprising a hybrid particle having hydrophilic inorganic particles embedded in a carbon black particle surface. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 바인더의 1 ~ 45 중량%와, 상기 전도성 필러의 50 ~ 98 중량%와, 상기 친수성 카본블랙 결집체의 0.5 ~ 45 중량%를 포함하는 친수성 복합재. The hydrophilic composite according to claim 1, comprising 1 to 45 wt% of the resin binder, 50 to 98 wt% of the conductive filler, and 0.5 to 45 wt% of the hydrophilic carbon black aggregate. 제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하고, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지 또는 페놀계 수지를 포함하는 친수성 복합재. The material of claim 1, wherein the thermoplastic resin is one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, nylon, polytetrafluoroethylene, polyurethane, polyester, polyethylene, polypropylene, and polyphenylene sulfide Or a mixture of two or more, wherein the thermosetting resin comprises an epoxy resin or a phenolic resin. 제 1 항에 있어서, 상기 전도성 필러는 카본블랙, 카본섬유, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 탄소계 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 친수성 복합재. The hydrophilic composite of claim 1, wherein the conductive filler comprises one carbon-based material selected from the group consisting of carbon black, carbon fiber, carbon nanotubes and graphite, or a mixture of two or more thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 무기물은 지르코늄 디옥사이드, 티타늄 디옥사이드, 실리콘 디옥사이드 및 알루미늄 옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물인 친수성 복합재.The hydrophilic composite of claim 1, wherein the hydrophilic inorganic material is one or a mixture of two or more materials selected from the group consisting of zirconium dioxide, titanium dioxide, silicon dioxide, and aluminum oxide. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 무기물 입자는 상기 카본블랙 입자의 1/500 ~ 1/10의 입경을 가지는, 친수성 복합재.The hydrophilic composite of claim 1, wherein the hydrophilic inorganic particles have a particle size of 1/500 to 1/10 of the carbon black particles. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 카본블랙 결집체는 카본블랙 입자의 표면에서 친수성 무기물 입자에 물리적 힘을 가하여 상기 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 제조하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는, 친수성 복합재.The method of claim 1, wherein the hydrophilic carbon black aggregate is prepared by applying a physical force to the hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles to produce hybrid particles in which the hydrophilic inorganic particles are embedded on the surface of the carbon black particles. Manufactured, hydrophilic composite. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성 카본블랙 결집체는 카본블랙 입자 및 친수성 무기물 입자를 하이브리드 방법으로 처리해 상기 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 제조하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는, 친수성 복합재.The method of claim 1, wherein the hydrophilic carbon black aggregate is prepared by a method comprising the steps of treating the carbon black particles and the hydrophilic inorganic particles by the hybrid method to produce a hybrid particle embedded with hydrophilic inorganic particles on the surface of the carbon black particles. , Hydrophilic composites. 제 1 항에 의한 친수성 복합재로 제조되는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.A bipolar plate for a fuel cell made of the hydrophilic composite according to claim 1. 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함하는 수지 기재와, 상기 수지 기재 내에 분산되어 있는 전도성 필러와, 상기 수지 기재 내에 분산되어 있는, 카본블랙 입자 표면에 친수성 무기물 입자가 매립된 하이브리드 입자를 포함하는 친수성 카본블랙 결집체를 포함하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.Hydrophilic carbon black comprising a resin substrate comprising a thermoplastic resin or a thermosetting resin, a conductive filler dispersed in the resin substrate, and hybrid particles in which hydrophilic inorganic particles are embedded on the surface of the carbon black particles dispersed in the resin substrate. A bipolar plate for a fuel cell comprising an aggregate. 제 10 항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리페닐렌 설파이드로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하고, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지 또는 페놀계 수지를 포함하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트. The material of claim 10, wherein the thermoplastic resin is one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polycarbonate, nylon, polytetrafluoroethylene, polyurethane, polyester, polyethylene, polypropylene, and polyphenylene sulfide Or a mixture of two or more, wherein the thermosetting resin comprises an epoxy resin or a phenolic resin. 제 10 항에 있어서, 상기 전도성 필러는 카본블랙, 카본섬유, 탄소나노튜브 및 그라파이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 탄소계 물질 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트. The bipolar plate of claim 10, wherein the conductive filler comprises one carbon-based material selected from the group consisting of carbon black, carbon fiber, carbon nanotubes, and graphite, or a mixture of two or more thereof. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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